陣列快速DOA估計算法研究.pdf

1、陣列信號處理使電子偵察系統(tǒng)和民用通信系統(tǒng)具有優(yōu)異的性能，但同時也出現(xiàn)了一個突出的問題，就是算法復(fù)雜度高，處理速度慢，特別是對于多維參數(shù)估計?，F(xiàn)有算法的計算復(fù)雜度很高，限制了空間譜測向技術(shù)在實(shí)際工程環(huán)境中的應(yīng)用，因此開展快速空間譜測向算法的研究是很有必要的。本文旨在保證適量測向精度條件下盡可能地提高算法的運(yùn)算速度，深入地研究了一維及二維快速空間譜測向算法，并取得了一些有價值的研究成果，本文的主要工作如下：
　　（1）研究和分析了經(jīng)典

2、子空間測向算法理論及其運(yùn)算量，提出開展快速DOA估計算法研究的兩個思路：一是采用低維搜索或者直接采用待估角閉式解的方法來代替復(fù)雜的高維搜索；二是利用計算數(shù)學(xué)實(shí)用的研究成果，擺脫原有的特征值分解對測向速度的束縛，實(shí)現(xiàn)高精度的快速測向算法。
　　（2）提出了一種利用互相關(guān)矩陣的二維自動配對新算法，該算法通過充分利用新定義的L陣幾何結(jié)構(gòu)以及互相關(guān)矩陣，消除了附加噪聲的影響，所提算法對于方位角和俯仰角的求取僅僅需要一維估計，而且還可以實(shí)現(xiàn)

3、角度自動配對，減少了運(yùn)算量。仿真表明所提算法優(yōu)于 CCM-ESPRIT，通過仿真還可以看出，所提方法解決了角度估計失敗以及配對錯誤的問題，且在低信噪比和角度間距比較小的情況下估計效果也較好。
　?。?）提出了一種基于特征分解的二維自動配對新算法，該方法充分利用了互相關(guān)矩陣可消除附加噪聲影響的特性，并結(jié)合ESPRIT與傳播算子方法的優(yōu)點(diǎn)，不需進(jìn)行譜峰搜索，且只需對一個低維矩陣進(jìn)行特征值分解，極大地減少了運(yùn)算負(fù)擔(dān)。所提算法利用特征值求

4、取俯仰角，利用相應(yīng)的特征向量構(gòu)造出的虛擬陣列響應(yīng)矩陣求取與俯仰角配對的方位角，實(shí)現(xiàn)了方位角和俯仰角的自動配對。通過大量的仿真實(shí)驗(yàn)證明了算法的有效性，所提方法在低信噪比，小快拍數(shù)和角度間距比較小的情況下性能良好。所提算法較好地協(xié)調(diào)了運(yùn)算量和DOA估計性能的矛盾，具有工程實(shí)用性。
　?。?）深入地研究了陣列一維快速 DOA估計算法，并通過大量的仿真實(shí)驗(yàn)對比與運(yùn)算量分析，給出了一維快速DOA估計算法實(shí)用的研究結(jié)論：在二維空間中進(jìn)行一維快

5、速DOA估計時，若已知信號的波形，為實(shí)現(xiàn)高精度快速測向，建議使用MSWF類快速測向算法；而當(dāng)入射信號的波形不知道時，建議采用PM類快速算法實(shí)現(xiàn)快速DOA估計。
　?。?）深入地研究了陣列二維快速DOA估計算法，分別從陣型結(jié)構(gòu)，快速2-D DOA估計算法及角度配對算法三個方面開展研究，并給出二維快速DOA估計算法實(shí)用的研究結(jié)論：在三維空間中進(jìn)行二維快速DOA估計時，若只要求運(yùn)算量盡量小而對精度要求不太高時，建議采用JADE CCM算